JP2011134491A - 照射装置及び照射装置の電力回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】照射源から出射される光のうち被照射体にあたらない光を有効に利用して、照明装置のランニングコストを抑制することを目的とする。
【解決手段】照射装置１０は、照射室１１に照射源１３及び被照射体設置部１２を備えたものであって、照射室１１の内部に太陽電池１４が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、照射装置及び照射装置の電力回収システムに関する。

液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置の製造工程において、従来より、一方の基板に紫外線硬化樹脂等を塗布して、その上に他方の基板を重ね合わせ、紫外線を照射することにより紫外線硬化樹脂を硬化させて両基板の貼り合わせを行うことが行われている。

液晶表示素子の製造方法について記載された特許文献１には、電極基板同士を貼り合わせる方法として、基板の周縁部を囲うようにシール材をパターン形成し、シール材で囲まれた領域に液晶を滴下した第１の電極基板と、表面にギャップ制御スペーサーを散布した第２の電極基板と、を真空中で対向させて貼り合わせ、紫外線ランプを用いてマスク及び特定の紫外線をカットするフィルターを介して紫外線を両基板に照射し、シール材を硬化させることが開示されている。

特開平８−１０１３９５号公報

ところで、紫外線等の光を照射する照射装置では、照射源から出射されても、被照射体にあたらない光が存在する。被照射体にあたらない光の量が増加すると、照射源の電力が有効に消費されず、徒にランニングコストが増大する問題がある。

また、近年の大型の表示パネルの需要の高まりに伴って、照射装置も大型の基板に対して照射可能なものが要求されている。大型の基板に対して光を照射する場合、照射源として拡散光源を用いることが望ましいが、拡散光源を用いると、被照射体にあたらない光の量が平行光源よりも大きくなり、照射装置の消費電力が大きくなる。

本発明は、照射源から出射される光のうち被照射体にあたらない光を有効に利用して、照明装置のランニングコストを抑制することを目的とする。

本発明の照射装置は、照射室に照射源及び被照射体設置部を備えたものであって、照射室の内部に太陽電池が設けられている。

上記の構成によれば、照射室の内部に太陽電池が設けられているので、照射源から出射された光のうち被照射体に当たらなかった光を太陽電池が電力に変換することができる。そして、太陽電池により変換生成された電力を、照射装置の駆動系デバイスや照射源の電源に供給することにより、照射装置の運転に必要な電力を補うことができ、結果として、照射装置のランニングコストを抑制することができる。

本発明は、被照射体設置部が、照射源の下方に設けられたパネル載置ステージで構成されており、照射源との距離を調整可能であることが好ましい。

本発明の照射装置は、太陽電池が照射室の内側面に設けられていてもよい。

本発明の照射装置は、照射源の被照射体設置部側とは反対側には照射源からの光を被照射体設置部側に反射する反射板が設けられており、太陽電池が、反射板の照射源側表面の少なくとも一部を覆うように設けられていてもよい。

本発明の照射装置は、太陽電池が照射室の天井面を覆うように設けられていてもよい。

本発明の照射装置は、太陽電池が照射室のパネル載置ステージ表面を覆うように設けられていてもよい。

本発明の照射装置は、被照射体設置部が、被照射体として大きさが一辺が３００〜３５００ｍｍの基板を設置可能に構成されていてもよい。

本発明の照射装置は、照射源が拡散光源であることが好ましい。

照射源が平行光源である場合には、平行光を出射するためにミラー等の光学装置を要する。そのため、構造上、ミラーの大きさ等に制約が生じ、その照射源によって照射可能な被照射体の大きさが限られてしまう。しかしながら、上記の構成によれば、照射源が拡散光源であるので、例えば一辺が３００〜３５００ｍｍ程度の大きな基板であっても、光を照射することができる。

本発明の照射装置は、照射源がメタルハライドランプであってもよい。

本発明の照射装置は、照射源が高圧水銀灯であってもよい。

本発明の照射装置は、用途が露光用途であってもよい。

その場合、本発明の照射装置の用途が露光用マスクを用いた露光用途であってもよい。

本発明の照射装置の用途が露光用途である場合において、その露光が、２枚の基板の貼り合わせにおけるシール材の硬化を目的とするものであってもよい。

本発明の照射装置の電力回収システムは、照射室に照射源及び被照射体設置部を有する照射装置の照射源の電力を回収するものであって、照射源を含む電力消費部と、照射源の制御を行う照射源電源盤を含み、電力消費部の制御を行うと共に太陽電池で変換生成された電力の供給を受けることが可能な電源盤ユニットと、電源盤ユニットに接続され、少なくとも照射源電源盤に電力を供給可能な１次電力供給部と、を備えている。

上記の構成によれば、照射源から出射された光エネルギーを太陽電池において電力に変換し、その電力を電源盤ユニットに供給し、電源盤ユニットによって照射源等の電力消費部を稼動するので、照射源から出射された光のうち被照射体に当たらなかった光を電力として回収して再利用することができる。照射源を含む電力消費部の電源盤ユニットは、１次電力供給部から供給された電力に加えて太陽電池で変換生成された電力が供給されるので、１次電力供給部からの電力供給量を減らすことができ、結果として、照射装置のランニングコストを抑制することができる。

本発明の照射装置の電力回収システムは、電力消費部が駆動系デバイスをさらに含み、電源盤ユニットが駆動系デバイスの制御を行う駆動系デバイス電源盤をさらに含んでいてもよい。

上記の構成によれば、太陽電池で変換生成された電力を、照射源のみならず、モーターやその他の装置の駆動系デバイスにも供給することができる。この場合、被照射体への光照射時には照射源へは１次電力供給部のみから電力を供給することにより安定した光照射を実現する一方、駆動系デバイスへの電力供給を１次電力供給部及び太陽電池から、或いは、太陽電池のみから行ってもよい。

本発明の照射装置は、照射室に照射源及び被照射体設置部を備えたものであって、照射室の内部に太陽電池が設けられているので、照射源から出射された光のうち被照射体に当たらなかった光を太陽電池が電力に変換することができる。そして、太陽電池により変換生成された電力を照射装置の駆動系デバイスや照射源の電源に供給することにより、照射装置の稼動に必要な電力を補うことができ、結果として、照射装置のランニングコストを抑制することができる。

照射装置の断面を示す図である。 照射装置の別の断面を示す図である。 平行光源を出射する照射源の要部拡大図である。 本実施形態の変形例に係る照射装置の断面を示す図である。 本実施形態の変形例に係る照射装置の断面を示す図である。 照射装置の電力回収システムを示すブロック図である。 本実施形態の変形例に係る照射装置の電力回収システムを示すブロック図である。

（照射装置）
図１及び２は、実施形態１に係る照射装置１０を示す。この照射装置１０は、例えば、２枚の基板を貼り合わせるときのシール材の硬化のための露光装置として用いられる。具体的には、例えば、液晶表示装置の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板との貼り合わせや有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板と封止基板との貼り合わせ装置として使用することができる。なお、露光用途以外にも、洗浄装置、殺菌装置等の用途の照射装置であってもよい。

照射装置１０は、略直方体の照射室１１を有する。照射室１１の内部には、被照射体Ｐを設置するための被照射体設置部であるパネル載置ステージ１２が設けられており、パネル載置ステージ１２を上方から照射するように照射源１３が設けられている。なお、上方に被照射体設置部が設けられ、その下方に照射源が設けられていてもよい。また、照射室１１の内部には、太陽電池１４が設けられている。

照射室１１は、例えば厚さが２ｍｍのステンレスで形成されており、縦が約５０００ｍｍ程度、横が約５０００ｍｍ程度、及び高さが約７０００ｍｍ程度である。照射室１１には、空気調整ポンプや減圧装置等が設けられており、これにより、照射室１１の内部をアルゴンや窒素等の不活性ガスの雰囲気に調整したり、減圧雰囲気に調整したりすることができる。

パネル載置ステージ１２は、支柱１２ａ上にパネル載置台１２ｂが取り付けられた構成を有する。パネル載置ステージ１２は、例えば、支柱１２ａが伸縮することによりパネル載置台１２ｂを上下方向に動かせることが好ましく、パネル載置ステージ１２は、パネル載置台１２ｂ上に被照射体であるパネルＰを固定することができる。パネル載置ステージ１２は、例えば、照射源１３との距離が、最も近づけたときで５ｍｍ程度、最も離したときで１５００ｍｍ程度である。パネル載置ステージ１２は、例えば、縦が４０００ｍｍ程度及び横が４０００ｍｍ程度である。

パネル載置ステージ１２は、例えば、一辺が３００〜３５００ｍｍ程度の大きさのパネルＰを載せて固定することができる。また、パネル載置台１２ｂ上に設置されたパネルを覆うように、さらに露光マスクを把持可能であることが好ましい。この場合、露光マスクは被照射体Ｐと例えば３００〜１０００ｍｍ程度の間隔をあけて把持される。

パネル載置台１２ｂの下には、駆動系デバイス１６が配置されていてもよい。駆動系デバイス１６としては、例えば、照射装置１０の駆動モーター、パネル載置ステージ１２を上下に移動させるためのデバイス、照射室１１の内部を調整空気雰囲気となるように調整するデバイス等が挙げられる。これらの駆動系デバイス１６は、駆動系デバイス電源盤１７によってオンオフ等の制御が行われている。駆動系デバイス電源盤１７は、照射室１１の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。駆動系デバイス電源盤１７は、自動的に作動するように設定されていても、作業者の手動の操作によって作動するものであっても構わない。

照射源１３は、例えば、筒型光源が複数（例えば、１０〜２０本）並行するように配設されている。複数の筒型光源のそれぞれは、例えば径が約３０ｍｍ程度及び長さが約１００ｍｍ程度である。なお、照射源１３は、筒状光源の他、点光源であっても面光源であってもよい。

照射源１３は、例えば、紫外線を被照射体Ｐに照射するものである。なお、照射源１３は、紫外線の他にも、Ｘ線、可視光線、赤外線等の光を出射してもよい。照射源１３から出射される光は、強度が例えば５０〜１００ｍｗ／ｃｍ^２である。照射源１３の種類としては、例えば、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が挙げられる。

照射源１３は、大面積の被照射体Ｐに均一に光を照射する点で、拡散光を出射する拡散光源であることが好ましいが、平行光を出射する平行光源であっても構わない。照射源１３が平行光源である場合、図３に示すように、レンズＬを通過した光がミラーＭ（凹面鏡）で反射されることにより平行光線が出射される。この場合、平行光線を照射することができる面積はミラーの大きさに依存するので、ミラーの大きさに制限があることから、一定の大きさ（例えば、縦１５００ｍｍ程度及び横１８００ｍｍ程度）よりも面積が大きい被照射体Ｐについては一度に光照射を行うことができなくなる。

照射源１３は、照射源電源盤１８によってオンオフや照射強度の制御が行われている。照射源電源盤１８は、照射室１１の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。照射源電源盤１８は、自動的に作動するように設定されていても、作業者の手動の操作によって作動するものであっても構わない。

また、照射源１３は、照射装置１０の作動中は常時点灯していてもよいが、電力のセーブの点や、光照射によりパネル等の材料が劣化するのを防止する点、被照射体Ｐに照射される光量の制御の点等から、露光時にのみ点灯可能であることが好ましい。

照射源１３のパネル載置ステージ１２側とは反対側には、反射板１５が設けられていることが好ましい。これにより、照射源１３から上方に拡散した光は反射板１５で反射され、被照射体Ｐ側に伝わることができる。照射源１３が筒状光源である場合、反射板１５は、３枚の細長矩形形状の板の側辺同士をつなぎ合わせて筒状光源の上方を覆うように設けられている。

反射板１５は、例えば、アルミニウム板や表面にアルミニウム被膜が形成されたガラス板等で構成されている。反射板１５は、例えば、厚さが２ｍｍ程度である。照射源１３と反射板１５とは、例えば５０ｍｍ程度の距離を隔てて設けられている。

なお、照射源１３から出射された光を拡散するために、照射源１３を覆うように光拡散可能な光学部材が設けられていてもよい。

太陽電池１４は、照射源１３から出射された光のうち被照射体Ｐに当たらなかった光エネルギーを電力に変換する機能を有する。太陽電池１４としては、例えば、単結晶系シリコン太陽電池、多結晶系シリコン太陽電池、薄膜系シリコン太陽電池、化合物系太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等が挙げられる。太陽電池１４が単結晶系シリコン太陽電池の場合には、太陽電池１４は、対向するように配された一組の電極間に、ｐ型シリコン及びｎ型シリコンが積層された構成を有する。太陽電池１４は、例えば縦が約１００ｍｍ、横が約１２００ｍｍ、及び厚さが約５０ｍｍである。

太陽電池１４は、照射源電源盤１８や駆動系デバイス電源盤１７等（以下、これらをまとめて「電源盤ユニット１９」ということがある。）に接続されており、太陽電池１４で変換生成された電力は電源盤ユニット１９に送電される。なお、電源盤ユニット１９は、太陽電池１４に接続されていると共に、外部の電源である１次電力供給部２０に接続されている。

電源盤ユニット１９を構成する各電源盤は、その電源盤が制御しているデバイス（以下「電力消費部２１」ということがある。）の特性に応じて、１次電力供給部２０から電力の供給を受けるか、太陽電池１４から電力の供給を受けるか、又は１次電力供給部２０と太陽電池１４の両方から電力の供給を受けるかを切り替え可能であることが好ましい。また、電力供給元は、各電源盤毎に独立に切り替え可能であることが好ましい。太陽電池１４で変換生成された電力の電力供給量は、照射された光量に依存するため安定した電力供給とならない虞があるが、各電源盤毎に電力供給元を切り替え可能であることにより、電力供給の安定性により問題が生じることがない。例えば、被照射体Ｐへの光照射時には照射源電源盤１８が１次電力供給部２０から電力の供給を受ける一方駆動系デバイス電源盤１７が１次電力供給部２０と太陽電池１４の両方から電力の供給を受けると設定することにより、一定の電力で光照射を行うことができ、しかも、照射源１３や各駆動系デバイス１６の電力消費部２１全体としての電力を１次電力供給部２０及び太陽電池１４からまかなうことができるので、１次電力供給部２０からの電力供給量を減らすことができ、照射装置１０のランニングコストを抑制することができる。

太陽電池１４は、照射室１１の内壁面や反射板１５の照射源１３側表面の他、図４に示すように照射室１１の天井面に設けられていてもよい。また、図５に示すように、パネル載置ステージ１２のパネル載置台１２ｂ上に太陽電池１４が設けられていてもよい。これにより、パネル載置台１２ｂの面積に比べて被照射体Ｐが小さい場合や、被照射体Ｐと露光マスクとが密着していない等の理由でパネル載置台１２ｂ上に拡散された光が到達しやすいような場合に、パネル載置台１２ｂ上に設けられた太陽電池１４を用いて光エネルギーを電力に変換することができる。さらに、パネル載置ステージ１２の下に配置されたモーター等の駆動系デバイス１６の表面に貼付されていてもよい。また、図１及び２では照射室１１の内壁面及び反射板１５の照射源１３側表面に太陽電池１４が設けられているものを示しているが、照射室１１の内壁面のみに設けられていてもよく、反射板１５の照射源１３側表面のみに設けられていてもよい。

（照射装置の電力回収システム）
次に、上記説明した照射装置１０を用いた電力回収システムについて、図６を用いて説明する。この電力回収システムは、太陽電池１４と、電力消費部２１と、電源盤ユニット１９と、１次電力供給部２０と、を備えている。太陽電池１４は、照射室の内部に設けられており、照射源から出射された光のエネルギーを電力に変換してその電力を電源盤ユニット１９に送電する。電源盤ユニット１９は、１次電力供給部２０や太陽電池１４から供給された電力によって、電力消費部２１のオンオフ等の制御を行う。例えば、電源盤ユニット１９内の照射源電源盤１８が電力消費部２１の照射源の制御を行う。また、電源盤ユニット１９内の駆動系デバイス電源盤１７が電力消費部２１の駆動系デバイス１６の制御を行う。なお、ここでは、液晶表示装置のＴＦＴ基板とＣＦ基板とをシール材で貼り合わせるために、被照射体Ｐ（ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを重ね合わせたもの）にメタルハライドランプを用いて紫外線を照射する場合について説明する。

まず、パネル載置ステージ１２上にＴＦＴ基板とＣＦ基板とを重ね合わせて設置し、２枚の基板上に露光マスクをセットする。なお、ＴＦＴ基板のＣＦ基板側表面には、ＣＦ基板との貼り合わせを行う領域に予めシール材を塗布している。そして、露光マスクと照射源１３との距離が約３００〜１０００ｍｍとなるように、パネル載置ステージ１２と照射源１３との距離を調節する。

次に、照射源１３を点灯して露光マスク、ＣＦ基板及びＴＦＴ基板に向かって光照射を行う。これにより、ＴＦＴ基板表面に塗布されたシール材が硬化されて、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とが貼り合わされる。

なお、露光マスクを用いないで露光を行ってシール材の硬化を行ってもよい。但し、その場合には、液晶材料が滴下されている領域にも光が照射されることになるため、光照射によっても劣化しない液晶材料を選択する必要がある。

照射源１３から出射された光のうち被照射体Ｐにあたらなかった光のうちの一部は、照射室１１の内部に設けられた太陽電池１４の内部に入射する。そして、この光は、太陽電池１４の内部に吸収され、電子を光励起させる。エネルギーをもった電子は、電力として太陽電池１４の外部に取り出される。つまり、光エネルギーが電力に変換生成される。

外部に取り出された電力は、太陽電池１４に接続された電源盤ユニット１９に送電される。この照射装置の電力回収システムによれば、電源盤ユニット１９に送電された電力を電力消費部２１において消費される電力（照射装置１０の稼動に必要な電力）の一部に充てることができるので、照射装置のランニングコストを抑制することができる。

なお、駆動系デバイス電源盤１７や照射源電源盤１８が交流電流駆動である場合には、太陽電池１４と電源盤ユニット１９との間にインバーターを設け、太陽電池１４で生成された直流電流の電力を交流電流に変換することが必要である。

なお、図７に示すように、この電力回収システムは、太陽電池１４で変換生成された電力を蓄電するバッテリー部を備えていてもよい。この場合、太陽電池１４で変換生成された電力をバッテリー部に蓄電して電源盤ユニット１９に電力を供給するので、太陽電池１４での電力の変換量にかかわらず、安定した電力供給を行うことができる。

本発明は、照射装置及び照射装置の電力回収システムについて有用である。

Ｐ 被照射体
１０ 照射装置
１１ 照射室
１２ パネル載置ステージ（被照射体設置部）
１３ 照射源
１４ 太陽電池
１５ 反射板
１６ 駆動系デバイス
１７ 駆動系デバイス電源盤
１８ 照射源電源盤
１９ 電源盤ユニット
２０ １次電力供給部
２１ 電力消費部

Claims (15)

1. 照射室に照射源及び被照射体設置部を備えた照射装置であって、
   照射室の内部に太陽電池が設けられていることを特徴とする照射装置。
2. 請求項１に記載された照射装置において、
   上記被照射体設置部は、上記照射源の下方に設けられ、該照射源との距離を調整可能なパネル載置ステージで構成されていることを特徴とする照射装置。
3. 請求項１又は２に記載された照射装置において、
   上記太陽電池が上記照射室の内側面に設けられていることを特徴とする照射装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された照射装置において、
   上記照射源の上記被照射体設置部側とは反対側には該照射源からの光を該被照射体設置
   部側に反射する反射板が設けられており、
   上記太陽電池が、上記反射板の上記照射源側表面の少なくとも一部を覆うように設けられていることを特徴とする照射装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された照射装置において、
   上記太陽電池が上記照射室の天井面を覆うように設けられていることを特徴とする照射
   装置。
6. 請求項２に記載された照射装置において、
   上記太陽電池が上記パネル載置ステージ表面を覆うように設けられていることを特徴とする照射装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載された照射装置において、
   上記被照射体設置部は、被照射体として大きさが一辺が３００〜３５００ｍｍ以上の基板を設置可能に構成されていることを特徴とする照射装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載された照射装置において、
   上記照射源が拡散光源であることを特徴とする照射装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載された照射装置において、
   上記照射源がメタルハライドランプであることを特徴とする照射装置。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載された照射装置において、
    上記照射源が高圧水銀灯であることを特徴とする照射装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載された照射装置において、
    用途が露光用途であることを特徴とする照射装置。
12. 請求項１１に記載された照射装置において、
    用途が露光用マスクを用いた露光用途であることを特徴とする照射装置。
13. 請求項１１又は１２に記載された照射装置において、
    用途が、２枚の基板の貼り合わせにおけるシール剤の硬化を目的とする露光用途である
    ことを特徴とする照射装置。
14. 照射室に照射源及び被照射体設置部を有する照射装置の電力回収システムであって、
    照射室の内部に設けられた太陽電池と、
    上記照射源を含む電力消費部と、
    上記照射源の制御を行う照射源電源盤を含み、上記電力消費部の制御を行うと共に上記太陽電池で変換生成された電力の供給を受けることが可能な電源盤ユニットと、
    上記電源盤ユニットに接続され、少なくとも上記照射源電源盤に電力を供給可能な１次電力供給部と、
    を備えたことを特徴とする照射装置の電力回収システム。
15. 請求項１４に記載された照射装置の電力回収システムにおいて、
    上記電力消費部は駆動系デバイスをさらに含み、
    上記電源盤ユニットは上記駆動系デバイスの制御を行う駆動系デバイス電源盤をさらに含むことを特徴とする照射装置の電力回収システム。

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